K8S service 簡單介紹

Service 的概念

Kubernetes Service 定義了這樣一種抽象：一個 Pod 的邏輯分組，一種可以訪問到它們的策略 -- 通常成為微服務。這一組 Pod 能夠被 Service 訪問到，通常是通過 Label Selector。

service 能夠提供負載均衡的能力，但是在使用上有以下限制：
只提供4層負載均衡能力，而沒有7層功能，但有我們可能需要更多的匹配規則來轉發請求，這點上4層負載均衡是不支持的

Service 的類型

Service 在 K8s 中有以下四種類型

• ClusterIp: 默認類型，自動分配一個僅 Cluster 內部可以訪問的虛擬IP
• NodePort: 在 ClusterlP 基礎上為 Service 在台機器上綁定一個端口，這樣就叫以通過：NodePort來訪問該服務
• LoadBalancer: 在 NodePort 的基礎上，借肋 cloud provider 創建一個外部負載均衡器，將清求轉發到：NodePort
• ExternalName: 把集群外部的服務引入到集群內部來，在集群內部直接使用。沒有任何類型代理被創建，這只有 kubernetes 1.7 更高版本的 kube-dns 才支持。

IPVS 代理模式

這種模式，kube-proxy 會監視 Kubernetes Service 對象和 Endpoints，調用netlink接口以相應地創建 ipvs 規則並定期與 Kubernetes Service 對象和 Endpoints 對象同步 ipvs 規則,以保持 ipvs 狀態與期望一致。訪問服務時，流量被重定向到其中一個后端 Pod

與 iptables 類似，ipvs 於 netfilter 的 hook 功能，但使用哈希表作為底層數據結構井在內核空間中工作。這意味着 ipvs 可以更快地重定同流量，且在同步代理規則時具有更好的性能。此外，ipvs 為負載均衡算法捏供了更多選頂，例如：

• rr: 輪詢調度
• lc：最小連數數
• dh：目標哈希
• sh：源哈希
• sed：最短期望延遲
• mq：不排隊調度
  

ClusterIP

clusterIP 主要在每個 node 節點使用 ipvs,將發向 clusterIP 對應端口的數據，轉發到 kube-proxy中。然后 kube-proxy 自己內部實現有負載均衡的方法，並可以查詢到這個 service下對應 pod 的地址和端口，進而把數據轉發給對應的 pod 的地址和端口。

為了實現圖上的功能，主要需要以下幾個組件的協同工作：

• apiserver 用戶通過 kubectl命令向 apiserver 發送創建 service 的命令，apiserver收到請求后將數據存儲到 etcd 中
• kube-proxy kubernetes 的每個節點中都有一個叫做 kube-porxy 的進程，這個進程負責感知service，pod 的變化，井將變化的信息寫入本地的ipvs規則中
• ipvs 使用 NAT 等技術將 virtualIP 的流量轉至 endpoint 中

cat myapp-deploy.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deploy
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
      release: stable
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
        release: stable
        env: test
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: wangyanglinux/myapp:v2
        imagePullPolicy: IfNotPresent

kubectl apply -f myapp-deploy.yaml 

cat myapp-service.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: myapp
    release: stable
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80

kubectl apply -f myapp-service.yaml

kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP   14d
myapp        ClusterIP   10.101.27.218   <none>        80/TCP    35m

ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)   
TCP  10.101.27.218:80 rr
  -> 10.244.1.24:80               Masq    1      0          0         
  -> 10.244.1.25:80               Masq    1      0          0         
  -> 10.244.2.18:80               Masq    1      0          0         
   
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218/hostname.html
myapp-deploy-56db789b9b-xqlj8
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218/hostname.html
myapp-deploy-56db789b9b-b8p6h
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218/hostname.html
myapp-deploy-56db789b9b-7th62
[root@k8s-master01 service]# curl 10.101.27.218/hostname.html
myapp-deploy-56db789b9b-xqlj8

Headless Service

有不需要或不想要負載均衡，以及單獨的 Service IP。遇到這種情況，可以通過指定 Cluster
IP(spec.clusterIP)的值為 "None" 來創建 Headless Service。這類Service並不會分配Cluster IP，kube-Proxy不會處理它們，而且平台也不會為它們進行負載均衡和路由。

cat myapp-deploy.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deploy
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
      release: stable
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
        release: stable
        env: test
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: wangyanglinux/myapp:v2
        imagePullPolicy: IfNotPresent

kubectl apply -f myapp-deploy.yaml 

cat myapp-svc-headless.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-headless
spec:
  clusterIP: "None"
  selector:
    app: myapp
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

kubectl apply -f myapp-svc-headless.yaml 

# 找到其中一個 coredns 的 ip
kubectl get pod -o wide -n kube-system

# 解析
dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.244.0.21
;; ANSWER SECTION:
myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.26
myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.19
myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.27

NodePort

在 node 上開了一個端口，將向該端口的流量導入 kube-proxy，然后由 kube-proxy進一步到給對應的 pod

cat myapp-svc-nodeport.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-svc-nodeport
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: myapp
    release: stable
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80

kubectl apply -f myapp-svc-nodeport.yaml

[root@k8s-master01 service]# kubectl get svc
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes           ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP        15d
myapp-svc-nodeport   NodePort    10.100.137.168   <none>        80:32299/TCP   3m41s

[root@k8s-master01 service]# curl 192.168.31.205:32299
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
[root@k8s-master01 service]# curl 192.168.31.206:32299
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
[root@k8s-master01 service]# curl 192.168.31.207:32299
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

ExternalNmae

這種類型的 service 通過返回CNAME和它的值，可以將服務映射到 externalName 字段的內容（例如：hub.atguigu.com)。ExternalNameService 是 Service 的特例，它沒有 selector,也沒有定義任何的端口和 Endpoint。相反的，對於運行在集群外部的服務，它通過返回該外部服務的別名這種方式來提供服務。